Untuk mengeluarkan tetesan, pencetakan acoustophoretic menggunakan ultrasound di udara – hampir independen. Bahkan logam cair dapat dengan mudah dicetak! Logam cair khusus ini membentuk cangkang padat ketika bersentuhan dengan atmosfer, dan sifat khusus ini membuatnya mudah menumpuk tetes satu di atas yang lain. (Gambar milik Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Universitas Harvard.)

 

Para peneliti menggunakan kekuatan akustik [suara] untuk mencetak tetesan tertentu yang tidak bisa dilakukan sebelumnya

Para peneliti dari Harvard University telah mengembangkan metode pencetakan baru yang menggunakan gelombang suara untuk menghasilkan tetesan dari cairan dengan rentang komposisi dan viskositas yang belum pernah terjadi sebelumnya. Teknik ini pada akhirnya dapat bermanfaat untuk implementasi baru pada manufaktur biofarmasi, kosmetik, dan makanan dan memperluas kemungkinan bahan optik dan konduktif.

“Dengan memanfaatkan kekuatan suara, kami telah menciptakan teknologi baru yang memungkinkan segudang bahan untuk dicetak dengan cara drop-on-demand,” kata Jennifer Lewis dari Harvard John A. Paulson School of of Engineering and Applied Sciences, penulis senior makalah ini. Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Science Advances

Tetesan cairan digunakan dalam berbagai aplikasi mulai dari tinta cetak di atas kertas hingga menciptakan mikrokapsul untuk pengiriman obat. Pencetakan inkjet adalah teknik yang paling umum digunakan untuk pola tetesan cairan, tetapi hanya cocok untuk cairan yang kira-kira 10 kali lebih kental daripada air. Namun banyak cairan yang menarik bagi para peneliti yang jauh lebih kental. Misalnya, biopolimer dan larutan bermuatan sel, yang penting untuk biofarmasi dan bioprinting, setidaknya 100 kali lebih kental daripada air. Beberapa biopolimer berbasis gula bisa sama kentalnya dengan madu, yang 25.000 kali lebih kental daripada air.

Kekentalan cairan ini juga berubah secara dramatis dengan suhu dan komposisi, sehingga membuatnya lebih sulit dalam mengoptimalkan parameter pencetakan untuk mengontrol ukuran tetesan.

“Tujuan kami adalah untuk mendapatkan kekentalan dari gambar dengan mengembangkan sistem pencetakan yang independen dari sifat material dari cairan,” kata Daniele Foresti, penulis pertama dari makalah, dari SEAS dan the Wyss Institute.

Untuk melakukan itu, para peneliti beralih ke gelombang akustik.

Berkat gravitasi, cairan apa pun bisa menetes — mulai dari air yang menetes keluar dari keran hingga percobaan penetesan pitch [resin, aspal] sepanjang abad. Dengan gravitasi saja, ukuran tetesan tetap besar dan tingkat penurunan sulit dikontrol. Pitch, yang memiliki viskositas sekitar 200 miliar kali air, untuk membentuk satu tetes dibutuhkan waktu 10 tahun.

Untuk meningkatkan pembentukan tetesan, tim peneliti bergantung pada gelombang suara yang dihasilkan. Gelombang tekanan ini biasanya digunakan untuk menentang gravitasi, seperti pada kasus levitasi akustik. Sekarang, para peneliti menggunakan gelombang suara untuk membantu gravitasi, menyebutkan teknik baru ini sebagai pencetakan acoustophoretic.

Para peneliti membangun resonator akustik di bawah panjang gelombang yang dapat menghasilkan medan akustik yang sangat terbatas sehingga menghasilkan gaya tarik yang melebihi 100 kali gaya gravitasi normal (1 G) di ujung nosel printer — itu lebih dari empat kali gaya gravitasi di permukaan matahari.

Gaya terkontrol ini menarik setiap tetesan dari nosel ketika mencapai ukuran tertentu dan mengeluarkannya ke arah target pencetakan. Semakin tinggi amplitudo gelombang suara, semakin kecil ukuran tetesan, terlepas dari kekentalan fluida-nya.

“Idenya adalah untuk menghasilkan bidang akustik yang secara harfiah melepaskan tetesan kecil dari nosel, seperti mengambil apel dari pohon,” kata Foresti.

Para peneliti menguji proses pada berbagai bahan dari madu hingga tinta sel induk, biopolimer, resin optik dan, bahkan, logam cair. Yang penting, gelombang suara tidak melakukan perjalanan melalui tetesan, membuat metode aman untuk digunakan bahkan dengan muatan biologis yang sensitif, seperti sel-sel hidup atau protein.

“Teknologi kami dipastikan berdampak langsung pada industri farmasi,” kata Lewis. “Namun, kami percaya ini akan menjadi platform penting bagi banyak industri.”

“Ini adalah contoh yang sangat bagus dan berdampak luas dan jangkauan penelitian kolaboratif,” kata Dan Finotello, direktur program MRSEC NSF. “Para penulis telah mengembangkan platform pencetakan baru menggunakan gaya-akustik, yang tidak seperti metode lain, adalah material-independen dan dengan demikian menawarkan fleksibilitas pencetakan yang luar biasa. Ruang aplikasinya tidak terbatas.”(ikons.id)